CN109715432A - 用于运行整流器的方法以及根据该方法工作的整流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行整流器(8)、尤其是电机(2)的整流器(8)的方法,其中对于所述整流器(8)的半导体开关(22)或每个半导体开关(22)来说,产生用于调整切断速度(Aneu)的控制信号(P’),其中检测中间电路(10)的中间电路电压(Udc)并且将其与电流阈值(Uthresh)进行比较;其中检测相应的半导体开关(22)的运行参数(TB)并且将其与温度阈值(Tthresh)进行比较;其中检测借助于相应的半导体开关(22)来切换的负载电流(Ic)并且将其与电流阈值(Ithresh)进行比较;而且其中根据所述比较来产生所述用于调整关断速度(Aneu)的控制信号(P’)。

Description

用于运行整流器的方法以及根据该方法工作的整流器
技术领域
本发明涉及一种用于运行整流器、尤其是电机的整流器的方法,对于整流器的半导体开关或每个半导体开关来说,利用该方法来产生控制信号,用于调整半导体开关的切断速度。本发明还涉及一种根据该方法来工作的整理器和一种具有这种整流器的电机。
背景技术
电(电动)驱动的机动车、诸如电动车辆或混合动力车辆通常具有电机或电动机,用于却动一个或两个机动车轴。这种电动驱动机通常包括受控制的同步或异步电机作为电动机,该电动机为了供应能量而耦合到车辆内部的蓄能器(高压电池组)上。
电机的电动机传统上包括相对于定子能旋转地安置的转子,该转子借助于旋转磁场来驱动。为了产生旋转磁场,给定子的线圈(相绕组、定子绕组)加载相对应的交变电流(交变电压)作为电机电流,该交变电流由蓄能器的直流电压或直流电压(输入电流)借助于整流器来转换。
一方面,这种整流器适合于并且被设立为:作为逆变器(Inverter)在电机的正常运行时将蓄能器的输入电流转换成电机电流。另一方面,整流器通常适合于并且被设立为:在发电或复原运行时作为整流器将电动机的所产生的电机电流转换成直流电流(反馈电流),用于馈入到蓄能器中。
为了该目的,整流器具有与中间电路电容器耦合的桥式电路(中间电路、换向环)。桥式电路包括多个与带半导体开关的桥式模块(半桥、功率模块、换向单元)的数目相对应的(电机)相,所述半导体开关接在整流器的去线与回线之间。
为了激励桥式模块的半导体开关,通常设置驱动电路,所述驱动电路根据控制器(电机控制装置)的信号产生经脉冲宽度调制的控制信号(PWM信号)。这些控制信号被引导到相应的半导体开关的控制连接端上,该半导体开关因此在导通(接通)状态与不导通(关断、截止)状态之间时控地被切换。在运行时,例如被实施为IGBT(绝缘栅场效应晶体管(insulated gate bipolar transistor))的半导体开关通过它们的相应的栅极连接端利用控制信号时控地被切换,由此结果是所要切换的集电极或负载电流被转换成用于驱动转子的交变电流。
这种整流器的电损耗功率基本上通过桥式模块或其半导体开关的导通和开关损耗来确定。在这种情况下,通过控制信号来表征的(栅极)激励方法显著影响出现的损耗功率的大小并且因此影响整流器的效率。半导体开关通常具有比较慢的关断速度,这意味着在从导通到不导通状态的关断过程时的长的(关断)时长。这在运行时造成在半导体开关的(切换)开关过程期间电损耗的不符合期望地高的份额。
在这种关断过程中,在导通状态下流经半导体开关的所要切换的集电极或负载电流被减小,直至该集电极或负载电流基本上关断。在这种情况下,关断速度基本上通过负载电流的由此产生的电流沿的斜率来限定,利用该斜率来确定关断过程的时长。该关断速度能借助于用于(栅极)激励半导体开关的控制信号来调整或控制和/或调节。
在DE 10 2014 219 470 A1描述了一种用于温度相关地选择用于半导体开关中的关断过程的关断速度的方法。在那里,半导体开关布置在变流器的直流电压中间电路上。在运行时,一方面检测直流电压中间电路的直流电压并且将其与参考直流电压进行比较。另一方面,检测半导体开关的温度、尤其是截止层温度并且将其与参考温度进行比较。根据这些比较来调整半导体开关的关断速度。由此,对于变流器的特定的工作点或运行点来说,半导体开关的更快的关断速度应该是不可能的。
发明内容
本发明所基于的任务在于:说明一种特别适合于运行整流器的方法。本发明所基于的任务还在于:说明一种根据这种方法运行的整流器以及一种具有这种整流器的电机。
按照本发明,该任务关于方法方面利用权利要求1的特性来解决,而关于整流器方面利用权利要求7的特征来解决,以及关于电机方面利用权利要求10的特征来解决。有利的设计方案和扩展方案是相应的从属权利要求的主题。
按照本发明的方法适合于并且被设立用于运行整流器。整流器尤其是电机的部分而且作为这种部分例如作为逆变器接在直流电源与电动机之间。在这种情况下,整流器具有至少一个半导体开关,该半导体开关适宜地耦合到电机的中间电路上。为了激励相应的半导体开关,产生用于调整关断速度的控制信号并且将该控制信号引导到半导体开关的控制连接端(控制输入端)上。
在运行时,整流器在工作区内运行。该工作区通过半导体开关的容许的最小和最大运行参数来表征,其中确保了可靠的并且没有错误的运行。这些运行参数基本上包括:中间电路的中间电路电压(直流电压)的最小和最大电压值;相应的半导体开关的运行参数的最小和最大温度值;以及借助于相应的半导体开关来切换的负载电流的最小和最大电流值。
在整流器运行时,持续地监控这些运行参数。在这种情况下,一方面检测中间电路的中间电路电压并且将其与电压阈值进行比较。另一方面,检测相应的半导体开关的运行温度并且将其与温度阈值进行比较。还检测借助于相应的半导体开关来切换的负载电流并且将其与电流阈值进行比较。
在这种情况下,按方法,根据这三个比较来产生用于调整关断速度的控制信号。这意味着:除了对关断速度的与中间电路电压和温度相关的调整之外,附加地考虑所要切换的负载电流。换言之,除了中间电路电压与运行温度之外,还考虑在调整关断速度时当前的负载。
通过阈值,将整流器的工作区划分成不同的运行点和/或运行区,这些运行点和/或运行区例如分别具有所分配的关断速度。适宜地,运行参数的相应的阈值大于容许的最小运行参数值而且小于容许的最大运行参数值。由此,与整流器的不同的运行情况的特别灵活的适配是可能的,由此有利地提高了该整流器的效率。由此,例如尤其可能的是:在关断速度给定时,在运行点发生变化的情况下,实现对所规定的最大电压的充分利用。
这些半导体开关优选地实时为IGBT,其中所检测到的中间电路电压是在运行时的集电极-发射极电压的量度,而且其中运行温度尤其是描述了半导体开关的截止层温度的温度值。
因此,通过该方法,与整流器或配备有该整流器的电机的相应的、应用特定的主运行区的特别简单并且花费少的适配是可能的。尤其是,关断速度不仅仅依据最大极限(例如最大负载电流和最大中间电路电压)来调整,而是根据所希望的主运行区来调整。这意味着:对针对半导体开关的特定的运行区或运行点的关断速度的调整能细度更精细地或分辨率更高地来构建,由此能目标明确地并且以应用为导向地减少在关断过程中的电损耗。
尤其是在其中将结构相同的整流器用在不同的电机中、例如用在不同的电驱动机动车中的应用中,通过该方法确保了:整流器能与相应的主运行区(这指的是相应的电机的在运行时最频繁地出现的运行区)最优地适配。主运行区对于不同的电机来说有变化,其中通过该方法总是确保了特别高的效率。经此,还能有利地避免整流器的半导体开关和/或其它构件的成本高的参数过大。
在一个适当的扩展方案中,根据这些比较从三个所寄存的关断速度中选择用于调整关断速度的控制信号。在这种情况下,第一关断速度比第二关断速度慢,其中第二关断速度比第三关断速度慢。
换言之,通过第一关断速度造成关断过程的比较长的时长,这意味着具有负载电流的比较平缓的电流沿斜率的比较慢的关断过程。第二关断速度相对应地造成具有更陡峭的电流沿斜率的比较快的关断过程,而第三关断速度造成具有特别陡峭的电流沿斜率的特别快的关断过程。由此,基本上限定了整流器的三个运行区,由此能够实现同时具有尽可能高的灵活性的特性简单并且花费少的运行。
在一个有利的设计方案中,当所检测到的运行温度小于温度阈值时,和/或当中间电路电压大于电压阈值时,将控制信号调整到第一关断速度。通过比较缓慢的第一关断速度,对于处在半导体开关的所容许的工作区的边界区内的运行点来说确保了可靠的并且运行安全的关断过程。
在一个适合的构造方案中,当运行温度大于温度阈值时,而且当负载电流大于电流阈值时,将控制信号调整到第二关断速度。由此,在比较宽的电压范围内,在电损耗功率相对应地降低的情况下实现了比较快的关断速度。
在一个优选的设计方案中,当运行温度大于温度阈值时,而且当负载电流小于电流阈值时,将控制信号调整到第三关断速度。由此,确保了整流器的有效的并且高效的运行。
按照本发明的方法的一个附加的或另一方面规定:根据中间电路电压来调整电流阈值。由此,确保了整流器的特别有效的并且高效的运行。尤其是,电流阈值的变化过程在这种情况下与所希望的主运行区适配,使得主运行区优选地基本上完全处在以第三关断速度来工作的运行区内。
按照本发明的整流器尤其是电机的部分。整流器包括与中间电路耦合的桥式电路。桥式电路具有多个借助于驱动电路来激励的半导体开关,其中这些驱动电路以信号技术引导到控制器(控制单元)上。在这种情况下,控制器通常以程序和/或电路技术被设立用于后自行上文所描述的方法。因此,控制器具体地被设立为:在整流器运行期间检测和/或监控中间电路电压和运行温度以及负载电流的(实际)值。控制器还被设立为:借助于相应的、所寄存的阈值来对所检测到的值进行比较,而且根据该比较来调整驱动电路从而产生控制信号。
在优选的设计方案中,控制器至少核心上通过具有处理器和数据存储器的微控制器来构成,在该微控制器中,以运行软件(固件)的形式以程序技术方式实现用于执行按照本发明的方法的功能,使得该方法必要时与(车辆)用户进行交互地在实施微控制器中的运行软件时自动地被执行。
但是,在本发明的范围内,替选地,控制器也可以通过不可编程的电子构件、例如ASIC(应用特定的集成电路)来构成,在该不可编程的电子构件中,利用电路技术的装置来实现用于执行按照本发明的方法的功能。
因此,利用该方法来运行的整流器根据相应的运行点总是具有半导体开关的尽可能最优的关断速度。
在一个有利的扩展方案中,驱动电路具有与可调的关断速度的数目相对应的数目个保护电阻(关断电阻)。由此,以简单的方式和方法,借助于在不同的保护电阻之间的与电压、温度和负载相关的切换来实现对半导体开关的关断速度的损坏最优的选择。适当地,(栅极)保护电路具有不同的(欧姆)电阻值,使得在切换时改变控制信号的振幅。随后,通过被改变的振幅以被改变的关断速度来关断半导体开关。
在一个适宜的构造方案中,驱动电路的保护电阻彼此并联。在这种情况下,控制器激励驱动电路的相应激励电路来转接或接通保护电阻。由此,根据相应的运行点总是调整出最优的栅极保护电阻。由此,实现了基于硬件地产生不同的关断速度。
在一个替选的构造形式中,为了调整关断速度,同样可设想的是:借助于有源箝位(Active-Clamping)或借助于电流控制来调整控制信号。
在一个优选的应用中,根据该方法来运行的整理器被用在电机、尤其电驱动的机动车(电动车辆、混合动力车辆)的电机中。为此,整流器例如作为逆变器接在车辆内部的蓄能器与电动机之间。通过该方法确保了半导体开关的有效的并且安全的运行,其中在半导体开关中的电损耗被减少。由此,提供了效率特别高的电机,该效率能够实现机动车的运行方面特别经济的运行。这随后有利地被转用于在制造机动车时的经济方面的要求以及被转用于机动车的成本低的并且有效的运行。
附图说明
随后,本发明的实施例依据附图进一步予以阐述。其中以简化的并且示意性的图示:
图1示出了具有蓄能器并且具有电动机以及具有接在它们之间的整流器的电机;
图2局部地示出了具有半导体开关和与该半导体开关耦合的驱动电路的整流器的桥式模块;
图3示出了用于选择由驱动电路产生的控制信号的关断速度的方法的图表;
图4示出了整流器的工作区的图表,该工作区具有关断速度不同的三个运行区;而
图5示出了具有针对整流器的高效运行来适配的三个运行区的工作区的图表。
彼此对应的部分和参量在所有附图中始终配备有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中,示出了未进一步示出的电动驱动机动车、尤其是电动和测量或混合动力车辆的(驱动)电机2。在该实施例中,电机2包括车辆内部的、以高压电池组的形式的电蓄能器4和驱动机动车轴的电动机6。在这种情况下,例如被实施为同步或异步电机的电动机6借助于被实施为逆变器的整流器8连接到蓄能器4上。
整流器8具有去线10a和回线10b。去线10a和回线10b是中间电路10的部分,整流器8利用该部分连接到蓄能器4上。中间电路电容器12以及具有三个桥式模块(半桥、换向单元)16的桥式电路14接在导线10a与10b之间。
在运行时,蓄能器4的被输送给整流器8的输入电流通过桥式电路14被转换成具有相u、v、w的三相电机电压或交变电流。相u、v、w(随后也概括地被称作电机电流)为了运行电动机6而被引导到未进一步示出的定子的相对应的相或绕组端上。
为了将由蓄能器4的高压直流电压设置的输入电流转换成电机电流,借助于连接到电机控制装置上的控制器18来控制和/或调节桥式模块16。为了该目的,控制器18分别将PWM信号P(经脉冲宽度调试)发送给六个驱动电路20之一。在这种情况下,每个桥式模块16都具有两个被实施为IGBT(insulated gate bipolar transistor)的半导体开关22,这些半导体开关的相应的控制连接端(栅极连接端)引导到相应被分配的驱动电路20的输出端上。在一个可能的替选的实施方案中,驱动电路20例如是相应的桥式模块16的部分。在图1中,半导体开关22和驱动电路22仅仅示例性地配备附图标记。
随后,依据图2来进一步阐述半导体开关22的驱动电路20。在图2中示例性地示出了桥式模块16的仅仅一个半导体开关22。所示出的驱动电路20适合于并且被设立为以三个不同的关断速度A1、A2、A3来关断半导体开关22,这指的是:从导通状态切换到截止状态。
如在图2中示出的那样,在去线10a的正(直流电压)电位与回线10b的负(直流电压)电位之间布置测压器24,用于检测负载导线10a与10b之间的直流电压或中间电路电压Udc。在这种情况下,桥式模块16具有测温器26,用于检测半导体22的运行温度TB、尤其是截止层温度。桥式电路16还包括测流器28,利用该测流器来检测通过半导体开关22所要切换的集电极或负载电流IC
测压器24和测温器26以及测流器28的所检测到的测量信号以信号技术引导到控制器18的输入侧。控制器18在输出侧以信号技术连接到驱动电路20上。在运行时,控制器18根据所接收到的信号来将第一开关信号S1和第二开关信号S2以及时控的PWN信号P发送给驱动电路20。驱动电路20根据到达的信号来产生控制信号P’,尤其是用关断半导体开关22的控制信号P’。
驱动电路20具有激励电路30。激励电路30连接到未进一步示出的直流电压电路的正路径32a和负路径32b上。直流电压电路与中间电路10电流分开并且作为驱动电路20的电源来起作用。为了该目的,激励电路20以第一连接端34连接到正路径32a上而以三个第二连接端36连接到负路径32b上。
激励电路30包括三个彼此并联的保护电阻(栅极关断保护电阻)Rg1、Rg2和Rg3,所述三个彼此并联的保护电阻一方面分别引导到连接端36之一上以及另一方面共同引导到半导体开关(栅极关断半导体)38上。保护电阻Rg2借助于通过开关信号S1控制的半导体开关40引导到所分配的连接端36上。保护电阻Rg3借助于通过开关信号S2控制的半导体开关42引导到所分配的连接端36上。
半导体开关38能利用时控的PWM信号P来控制并且引导到半导体开关22的控制连接端上。在这种情况下,半导体开关38的激励尤其用于以关断速度A1、A2、A3来关断半导体开关22。
连接端34借助于保护电阻(栅极接通保护电阻)Rgon引导到半导体开关(栅极接通半导体)44的输入连接端上。利用保护电阻Rgon能预先给定在接通(这指的是从截止状态切换到导通状态)半导体开关22期间的接通速度。
如从图2比较明显地可见的那样,用于半导体开关22的关断过程的能通过时控的PWM信号P激励的半导体开关38被设计为pnp晶体管。相对应地,用于半导体开关22的接通过程的能借助于时控的PWM信号P激励的半导体开关44被实施为npn晶体管。因此,电地保证了:根据PWM信号P的状态(开关状态),或者仅仅将用于半导体开关22的关断过程的半导体开关38接通或者仅仅将用于半导体开关22的接通过程的半导体开关44接通。
为了产生控制信号P’来以比较慢的第一关断速度A1关断半导体开关22,借助于开关信号S1和S2将半导体开关40和42切换为截止。由此,半导体开关38仅仅借助于保护电阻Rg1引导到负路径32b上。
为了通过具有比较快的第二关断速度A2的控制信号P’来关断半导体开关22,通过开关信号S1将半导体开关40切换为导通,而借助于开关信号S2将半导体开关42切换为截止。由此,保护电阻Rg1和Rg2作为半导体开关38的共同的并联电阻起作用。
为了产生具有相对很快的第三关断速度A3的控制信号P’,通过开关信号S1将半导体开关40切换为截止,而借助于开关信号S2将半导体开关42切换为导通。由此,保护电阻Rg1和Rg3作为半导体开关38的共同的并联电阻起作用。
因此,控制信号P’基本上具有加入的PWM信号P的相同的占空比(Tastgrad),然而在其(电压)振幅方面不同。在这种情况下,保护电阻Rg1、Rg2和Rg3优选地确定参数为使得通过切换半导体开关40和42能调整出控制信号P’的三个不同的关断速度A1、A2和A3。尤其是,保护电阻Rg1、Rg2和Rg3在这种情况下被确定参数为使得第一关断速度A1比第二关断速度A2慢而第二关断速度A2比第三关断速度A3慢。
开关信号S1和S2由控制器18根据中间电路电压Udc和运行温度TB以及负载电流Ic的所检测到的值与相对应地寄存的阈值的阈值比较来产生。
随后,依据图3的示意性图表,阐述了在控制器18中实现的用于选择并且调整出关断速度Aneu并且因此阐述开关信号S1和S2的方法的实施例。
在第一方法步骤46中,在阈值比较48中将中间电路电压Udc的所检测到的值与所寄存的电压阈值Uthresh进行比较。阈值比较48根据该比较来提供电压结果Ures
在第二方法步骤50中,在阈值比较52中将所检测到的运行温度TB与所寄存的温度阈值Tthresh进行比较。阈值比较52根据该比较来提供温度结果Tres
在第三方法步骤54中,相对应地在所检测到的负载电流Ic与所寄存的电流阈值Ithresh之间执行阈值比较56。阈值比较56根据该比较来提供电流结果Ires
紧接着,比较结果Ures、Tres、Ires在方法步骤58中被用于调整出关断速度Aneu。为此,在步骤60中将比较结果Ures、Tres、Ires彼此组合。在步骤60中比较结果Ures、Tres、Ires的组合基本上对应于对整流器8的当前的实际运行点的确定。整流器8的工作区适宜地被分成不同的运行区(图4、图5),其中每个运行区都分配有相应的关断速度A1、A2、A3。运行区作为比较结果Ures、Tres、Ires的组合结果寄存在控制器18中。换言之,可能的是:将确定的实际运行点分配给这些运行区之一并且因此分配给理论断速度Asoll
将理论关断速度Asoll与当前的实际关断速度Aist进行比较,其中在理论关断速度Asoll与实际关断速度Aist不同时将关断速度Aneu调整到理论关断速度Asoll上。为此,控制器18例如检查开关信号S1和S2的实际和理论开关状态。
为了调整到新的关断速度Aneu,控制器18控制和/或调节开关信号S1和S2。如果例如以第一关断速度A1来运行整流器8并且确定新检测到的运行点处在具有关断速度A2的运行区内,则半导体开关40通过开关信号S1从截止切换到导通而半导体开关42借助于开关信号S2继续被切换为截止。由此,随后产生控制信号P’,利用该控制信号来以关断速度A2关断半导体开关22。
在图4和5中分别示例性地示出了整流器8的工作区。在这种情况下,工作区基本上覆盖整流器8的所有在运行时相关的运行点。在这种情况下,所示出的工作区包括电机2的示例性地示出的主运行区62以及其中整流器8的运行不可能没有错误的区域64。
在这种情况下,横轴(x轴)是中间电路10中的中间电路电压Udc的电压轴。在这种情况下,所容许的中间电路电压Udc限于在最小电压Umin与最大电压Umax之间的电压范围。沿着纵轴(y轴)绘制负载电流Ic,该负载电流在运行时限于在最小电流Imin与最大电流Imax之间的电流范围。区域64在最大电流Imax之上延伸。在这种情况下,整流器8的运行点通过电压-电流值对(Udc、Ic)来表征。
在整流器8运行时,将所检测到的中间电路电压Udc与电压阈值Uthresh进行比较,而且将运行电压TB与温度阈值Tthresh进行比较,以及将负载电流Ic与电流阈值Ithresh进行比较。在图4和5中,电压阈值Uthresh和电流阈值Ithresh被绘制为到所示出的工作区中的虚线。
在图4中,所示出的工作区通过电压阈值Uthresh和电流阈值Ithresh基本上被分成三个运行区66、68和70,由关断速度A1、A2和A3分别分配给这三个运行区。换言之,在运行时,针对相应的运行区域66、68、70的所有运行点产生具有分别分配的关断速度A1、A2、A3的控制信号P’。在该实施例中,电流阈值Ithresh与电压无关,这意味着:对于不同的中间电路电压Udc来说,电流阈值Ithresh基本上始终具有相同的值。
对于运行区66的运行点来说,将控制信号P’调整到第一关断速度A1。运行区66基本上在整个电流范围内在最小电流Imin与最大电流Imax之间运行。
在这种情况下,运行区66在最小温度与温度阈值Tthresh之间或在电压阈值Uthresh与最大电压Umax之间规定。换言之,如果在步骤60中确定运行温度TB小于温度阈值Tthresh的温度结果Tres或者电压结果Ures对应于大于(或等于)电压阈值Uthresh的中间电路电压Udc,则产生具有第一关断速度A1的控制信号P’。
运行区66具有两个(角)运行点72和74,对于所述两个(角)运行点来说,负载电流Ic等于最大电流Imax。在运行点72,中间电路电压Udc等于电压阈值Uthresh而运行或截止层温度TB等于温度阈值Tthresh。在运行区66的与运行点72对置的运行点74,中间电路电压Udc等于最大电压Umax而运行或截止层温度TB等于最小温度。
对于其中中间电路电压Udc等于电压阈值Uthresh而负载电流Ic等于电流阈值Ithresh的运行点76来说,运行温度TB等于温度阈值Tthresh。在该实施例中,区域边界或特性曲线L1从最小电压Umin和电流阈值Ithresh延伸直至运行点76。在这种情况下,特性曲线L1将运行区70与运行区68分开。
对于运行区68的运行点来说,产生具有第二关断速度A2的控制信号P’。在步骤60中,运行区68通过温度结果Tres和电流结果Ires的组合来限定,在该组合中,一方面运行温度TB大于温度阈值Tthresh,而另一方面负载电流Ic大于电流阈值Ithresh,以及此外中间电路电压Udc小于电压阈值Uthresh
将控制信号P’调整到第三关断速度A3的运行区70在步骤60中同样被寄存为温度结果Tres与电流结果Ires的组合。对于运行区70来说,运行温度TB大于温度阈值Tthresh,而负载电流Ic小于电流阈值Ithresh,以及中间电路电压Udc小于电压阈值Uthresh
在图4的实施例中,主运行区62在运行区66和70内延伸,这意味着:在主运行区62内从第一关断速度A1切换到第三关断速度A3。由此,显著改善了主运行区62内的效率,因为因此(至少局部地)提高(关断)切换速度是可能的。
图5的实施例示出了如下工作区,在该工作区内,运行区66、68、70的区边界为了整流器8的特别高效的目的而被调整。在该实施例中,通过电流阈值Ithresh限定的特性曲线L1在运行区68与79之间基本上在整个电压范围内在最小电压Umin与最大电压Umax之间延伸。运行区68和70仅仅被用于大于或等于温度阈值Tthresh的运行温度TB。在这种情况下,电流阈值Ithresh的值取决于中间电路电压Udc的相应的值。在这种情况下,特性曲线L1的变化过程一方面通过运行点76来确定而另一方面通过所使用的半导体开关22来确定。在该实施例汇总,电流阈值Ithresh具有(单调)下降的变化过程,这意味着:电流阈值Ithresh对于最小电压Umin来说比对于最大电压Umax来说具有负载电流Ic的更高的电流值。
在图5的实施例中,主运行区62因此完全嵌入在运行区70之内。换言之,对于主运行区62的所有运行点来说,产生具有第三关断速度A3的控制信号P’。由此,保证了整流器8的特别有效的运行。
在这种情况下,运行区66’通过如下组合来寄存,在该组合中温度结果Tres对应于小于温度阈值Tthresh的运行温度TB,而且在该组合中电压结果Ures对应于大于电压阈值Uthresh的中间电路电压Udc。在这种情况下,设置附加的区边界或特性曲线L2,该附加的区边界或特性曲线L2基本上平行于电流阈值Ithresh地走向并且因此使运行区68和66’彼此分开。
在该实施例中,运行区66’包括比较少的运行点,这些运行点仅仅在几个少见的运行情况下出现。与上文描述的实施例相比,运行区68和70分别包括数目更多个运行点,使得半导体开关22在工作区的宽的区段内以快的或很快的关断速度A2或A3来关断。
在适当的确定参数中,最小电流Imin例如为0A(安培),电流阈值Ithresh约为400A,而最大电流Imax被确定参数到约650A。在这种情况下,中间电路电压Udc的适当的电压值例如针对最小电压Umin为250V,针对电压阈值Uthresh为400V而针对容许的最大中间电路电压Umax为450V。运行温度TB优选地具有约-40℃的最小温度Tmin和约25℃的温度阈值Tthresh
在这种情况下,电流阈值Ithresh的特性曲线L1通过如下方式产生:首先将激励电路30的(关断)保护电阻Rg3接通。由此,将运行点76限定为起点。随后,特性曲线L1的其它点通过半导体开关22的容许的最大(集电极-发射极)截止电压来限定,这些其它点能借助于中间电路电压Udc和通过中间电路10的电感引起的半导体开关22的关断电压来确定。
特性曲线L2以与特性曲线L1相同的方式和方法产生,其中然而在激励电路30中切换保护电阻Rg2而不是保护电阻Rg3。由此,确定运行点72作为特性曲线L2的起点。通过特性曲线L2,如果运行温度TB(例如60℃)大于温度阈值Tthresh(25℃),则根据负载电流Ic和中间电路电压Udc来调整出第一关断速度A1。这种情况例如在运行点(Udc=430V、Ic=500A)出现,在该运行点,负载电流Ic大于电流阈值(400A)而中间电路电压大于电压阈值(400V)。
只要运行温度TB(例如-40℃)小于温度阈值(25℃),整流器8就与运行点(Udc=430V、Ic=500A)无关地以慢的关断速度A1来运行。在这种情况下,用于在半导体开关22的运行温度TB低时进行运行安全的切换的保护电阻Rg1的电阻值适当地被确定参数。
如果运行温度TB大于温度阈值Tthresh,而整流器8的运行点(Udc、Ic)处在特性曲线L1与L2之间,则产生具有第二关断速度A2的控制信号P’。
换言之,在方法步骤58中首先分析温度结果Tres。如果温度结果Tres对应于运行温度TB,该运行温度小于温度阈值Tthresh,则与电压结果Ures和电流结果Ires无关地产生具有第一关断速度A1的控制信号P’。
如果温度结果Tres对应于运行温度TB,该运行温度大于或等于温度阈值Tthresh,则根据相应的运行点来选择相对应的关断速度。如果通过电压结果Ures和电流结果Ires限定的运行点高于特性曲线L2,则产生具有第一关断速度A1的控制信号P’(运行区66’)。如果运行点处在两个特性曲线L1与L2之间,这意味着在运行区68内,则调整出第二关断速度A2。相对应地,运行点的第三关断速度A3被调整到特性曲线L1(运行区70)下面。
本发明并不限于在上文所描述的实施例。更确切地说,本发明的其它变型方案可以由本领域技术人员从中推导出来,而不脱离本发明的主题。尤其是,所有结合这些实施例描述的单个特征也还能以其它方式彼此结合,而不脱离本发明的主题。
例如,不同的关断速度以及因此保护电阻的数目基本上是任意的。重要的是:按方法,根据相应的运行点总是调整出尽可能最优的关断速度。

Claims (10)

1.一种用于运行整流器(8)、尤其是电机(2)的整流器(8)的方法,其中对于所述整流器(8)的半导体开关(22)或每个半导体开关(22)来说,产生用于调整切断速度(Aneu)的控制信号(P’),
-其中检测中间电路(10)的中间电路电压(Udc)并且将其与电流阈值(Uthresh)进行比较;
-其中检测相应的半导体开关(22)的运行参数(TB)并且将其与温度阈值(Tthresh)进行比较;
-其中检测借助于相应的半导体开关(22)来切换的负载电流(Ic)并且将其与电流阈值(Ithresh)进行比较;而且
-其中根据所述比较来产生所述用于调整关断速度(Aneu)的控制信号(P’)。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述用于调整关断速度(Aneu)的控制信号(P’)根据所述比较从三个所寄存的关断速度(A1、A2、A3)中选择,其中第一关断速度(A1)比第二关断速度(A2)慢而第二关断速度(A2)比第三关断速度(A3)慢。
3.根据权利要求2所述的方法,
其特征在于,
当运行温度(TB)小于温度阈值(Tthresh)时和/或当中间电路电压(Udc)大于电压阈值(Uthresh)时,将所述控制信号(P’)调整到第一关断速度(A1)。
4.根据权利要求2或3所述的方法,
其特征在于,
当运行温度(TB)大于温度阈值(Tthresh)时,而且当负载电流(Ic)大于电流阈值(Ithresh)时,将所述控制信号(P’)调整到第二关断速度(A2)。
5.根据权利要求2至4之一所述的方法,
其特征在于,
当运行温度(TB)大于温度阈值(Tthresh)时,而且当负载电流(Ic)小于电流阈值(Ithresh)时,将所述控制信号(P’)调整到第二关断速度(A3)。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法,
其特征在于,
所述电流阈值(Ithresh)根据所述中间电路电压(Udc)来调整。
7.一种整流器(8)、尤其是电机(2)的整流器(8),所述整流器具有桥式电路(14),所述桥式电路包括多个借助于驱动电路(20)来激励的半导体开关(22),而且所述整流器具有以信号技术被引导到所述驱动电路(20)上的控制器(18),所述控制器被设置和设立用于执行根据权利要求1至6之一所述的方法。
8.根据权利要求7所述的整流器(8),
其特征在于,
所述驱动电路(20)具有与可调的关断速度(A1、A2、A3)的数目相对应的数目个保护电阻(Rg1、Rg2、Rg3)。
9.根据权利要求8所述的整流器(8),
其特征在于,
所述驱动电路(20)的保护电阻(Rg1、Rg2、Rg3)彼此并联,而且所述控制器(18)激励所述驱动电路(20)的激励电路(30)来在所述保护电阻(Rg1、Rg2、Rg3)之间进行切换。
10.一种电机(2)、尤其是用于电驱动机动车的电机(2),所述电机具有接在蓄能器(4)与电动机(6)之间的根据权利要求7至9之一所述的整流器(8)。
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